Методика навигационно-гидрографического обеспечения трубоукладочных работ, проводимых на шельфе

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ НАВИГАЦИОННО-ГИДРОГРАФИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ МОРСКИХ ТРУБОУКЛАДОЧНЫХ РАБОТ

Многие компании в качестве основного программного обеспечения применяемого при позиционировании морских трубоукладочных работ выбирают HYDROpro Construction - программное обеспечение для гидрографических съемок и морского строительства, разработанное компанией Trimble.

Trimble HYDROpro Construction - это непревзойденное программное обеспечение для задач морского и водного строительства, требующих высокоточного позиционирования. Этот программный пакет построен на основе программного обеспечения Trimble HYDROpro Navigation, и вобрал в себя все возможности гидрографической съемки, имеющиеся в HYDROpro Navigation, плюс специфические задачи морского строительства, а именно:

• Установка свай (Pile);
• позиционирование буровых платформ (Rig);
• дноуглубительные работы (Dredge).

Задача Rig (буровая вышка, платформа) - позволяет позиционировать и осуществлять мониторинг передвижения буксиров, барж, буровых и трубоукладочных платформ. На экране карты отображается текущее и проектное местоположение судна, а с помощью экрана мишени (бычий глаз) осуществляется высокоточная постановка в проектную позицию. По выходу в проектную позицию вы можете записать финальный отчет с отображением статистической информации в реальном времени.

Задача Pile (свая) - используется для точной установки морских конструкций, таких как пролеты мостов, причалы и т. д.

Задача Dredge (драга) - позволяет загрузить проект канала и на основе этого проекта производить дноуглубительные работы и точно позиционировать землеройный снаряд. Программный пакет обеспечивает слежение за перемещением землеройного снаряда на основе данных поступающих от RTK систем, инклинометров, датчиков глубины, а также предоставляет информацию для судовождения на сантиметровом уровне точности.

  Работает в операционной среде Windows и имеет интуитивно понятный графический интерфейс. Пакет программ HYDROpro Construction позволяет одновременно вводить информацию от множества внешних устройств, таких как датчики глубины и устройств кабелеукладки, при этом получать данные от DGPS и RTK систем Trimble и электронных тахеометров, что обеспечивает точное пространственное позиционирование в реальном времени. Улучшенные функции целеуказания дают информацию для взаимного позиционирования судов (например, баржи и буксира заводящего технологические якоря), а также дают возможность устанавливать динамичные связи (moving link), что позволяет, например, отслеживать изменение расстояния от точки отдачи якоря. Что особенно важно при работе трубоукладочной платформы с технологическими якорями, в районе уже развитого месторождения с большим количеством труб уже уложенных на дно. И обеспечивая тем самым более высокий уровень контроля, и как следствие более высокий уровень безопасности.

ПО HYDROpro Remote используется для заводки якорей с помощью буксира, является частью пакета Trimble HYDROpro Construction, но также может быть  приобретен отдельно, сокращая тем самым общие расходы. С использованием этого модуля вы можете с помощью радиоканала установить связь между основным и вспомогательным судном и передавать целеуказания, например координаты расстановки якорей.

Серия программных продуктов HYDROpro разработана на основе огромного опыты, накопленного специалистами Trimble в морской индустрии и обеспечивает выполнение всего спектра морских навигационно-геодезических работ.

Области применения:

• Установка пролетов мостов и причалов
• Углубление каналов
• Отсыпка отвалов при строительстве волнорезов
• Позиционирование барж и буровых платформ
• Слежение и контроль над буксирами при заводке якорей или разгрузке барж
• Прокладка и обследование подводных трубопроводов и кабелей
• Основные функциональные возможности HYDROpro Construction:
• Функционирует на основе OS Windows 2000, NT или XP
• Графический редактор формы судна
• Встроенный модуль для калибровки систем координат и распределения невязок
• Задание различных редукционных точек для проведения навигации
• Древовидное меню отображает в реальном времени все параметры системы
• Все функции пакета программ HYDROpro Navigation плюс:
• Возможность настройки и сохранения многочисленных комбинаций экранов
• Работа в режиме полного или частичного доступа к настройкам (режим Operator или Supervisor)
• Навигация на основе сфероидальных координат при движении на длинные расстояния
• Специализированные Стили упрощают настройки и использование
• Отображение в реальном времени профиля глубин и разреза канала
• Высокоточное позиционирование землеройного снаряда
• Отслеживание и передача целеуказаний на многочисленные суда
• Дисплей “бычий глаз” для высокоточного выхода в проектную позицию и ориентировки всей конструкции
• Динамические связи для навигации относительно точки отдачи якоря
• Отчеты по расстановке и подъёму технологических якорей
• Финальный отчет с генерированием статистики в реальном времени, распечатка отклонений от проектной позиции.
• Навигационно-геодезическое обеспечение установки вертикальных конструкций
• Отображение информации о крене судна с помощью дисплея уровня (bubble display)
• Отображение курсора текущего местоположения на экране карты и измерения расстояний и азимутов по карте
• Задание проектных позиций для расстановки якорей с помощью курсора мыши в экране карты
• Передача файлов от комплекта, установленного на буровой платформе или барже на буксировочное судно по радиоканалу.

Рекомендации по программно-аппаратному  обеспечению компьютера

• Процессор: Pentium 300 МГц
• RAM: 128 Мб
• Жесткий: диск 4 Гб
• Монитор: Цветной SVGA с разрешением 1024 x 768
• Устройства чтения/записи данных: Устройство CD-ROM, гибкий диск 3,5", Zip drive
• Операционная система: Windows 2000 или NT

При навигационно-геодезическом обеспечении  морских трубоукладочных работ  с применением программного обеспечения HYDROpro Construction применяются в основном два типа окон:

• Navigation window
• Survey text

Первый тип представляет собой  графическое отображение баржи, буксиров, а также выбранных для отображения картографических данных. Также в данном окне могут отображаться   различные подгруженные подложки в формате *DXF, линии, цели, маршруты, автоматические или ручные фиксы и так далее.

Второй тип – это текстовые  окна, с полностью настраиваемым  содержанием, в них могут быть указаны, имена целей, дистанции до них, время прихода к цели, пеленги.

Если переходить от общего к частному, то при навигационно-геодезическом  обеспечении морских трубоукладочных  работ на судне основным движителем которого являются технологические якоря, в Navigation window отображается:

• Баржа
• Вспомогательные буксиры
• Точки установленных технологических якорей
• Планируемые точки установки технологических якорей
• Линии между якорными офсетами баржи и якорями
• Линии между якорными офсетами баржи и планируемыми точками установки технологических якорей
• Подложка в формате *DXF месторождения, на котором проводятся работы по трубоукладке
• Запланированный маршрут трубоукладки
• Ручные фиксы укладки трубы на грунт

В окнах Survey text отображается.

• Координаты GPS антенны баржи
• Координаты точки Roll
• Координаты  точки Roll вспомогательных буксиров
• Скорость баржи
• Скорость вспомогательных буксиров
• Дистанции до вспомогательных буксиров
• Пеленги на вспомогательные буксиры
• Дистанции до точек  установленных технологических якорей
• Дистанции до планируемых точек установки технологических якорей
• Пеленги на точки  установленных технологических якорей
• Пеленги на планируемые точки установки технологических якорей
• Дистанция от начала уложенной трубы
• Дистанция до конца запланированной трубы

Помимо основных окон, на вспомогательном  буксире-якорезаводчике может быть открыто окно bull's eye (бычий глаз) рисунок 2.4. На данном рисунке наглядно показан курс судна и его позиция относительно его запланированного положения, а также дистанция и след от перемещения, что удобно, если необходима высокоточная установка технологический якорь.

Рис 2.4

Преимущество данной системы перед  такими системами, как QUINCY является его  исключительная направленность на определённый спектр работ, что позволило разработчикам добиться больших успехов в стабильности, надёжности, и простоте использования и понимания данной системы. А также как это видно из рекомендаций по программно-аппаратному обеспечению компьютера данная система очень не требовательна к производительности компьютера, и нормально функционирует даже на несколько устаревшей компьютерной технике. Также на основе личного опыта могу заметить, что помимо вышеуказанных операционных систем она работает и на более поздних ОС, таких как Vista и W7.

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА НАВИГАЦИОННО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Точность позиционирования трубоукладочной  платформы, обычно производить методом сличения данных от различных приемников и курсоуказателей (основного, второстепенного (запасного)), также значительно повышает точность применение дифференциальных поправок. 

На степень точности вычисления координат влияет ряд факторов, зависящих от процедуры их определения. Эти факторы принято называть факторами снижения точности. Как правило, при вычислении координат применяются следующие стандартные факторы снижения точности:

1. Геометрический фактор снижения точности (GDOP) говорит о степени влияния погрешностей псевдодальности (последняя характеризует меру удаленности потребителя от GPS-спутника), показаний часов на точность вычисления координат. Зависит от положения спутника относительно GPS-приемника и от смещения показания GPS-часов. Различие значений псевдодальности и фактической дальности связано со смещением показаний часов GPS-спутника и потребителя, а также с задержками распространения и другими ошибками.
2. Горизонтальный фактор снижения точности (HDOP) показывает степень влияния точности определения горизонтали на погрешность вычисления координат;
3. Фактор снижения точности определения положения (PDOP) - это безразмерный показатель, который описывает, как влияет на точность определения координат погрешность псевдодальности;
4. Относительный фактор снижения точности (RDOP) по сути, равен фактору снижения точности, нормализованному на период, составляющий 60 с;
5. Временной фактор снижения точности (TDOP) описывает степень влияния погрешности показаний часов на точность определения координат;
6. Вертикальный фактор снижения точности (VDOP) показывает степень влияния погрешности в вертикальной плоскости на точность определения координат.

  Основными источниками ошибок, влияющими на точность навигационных вычислений, являются следующие:

1. Погрешности, связанные с распространением радиоволн в ионосфере. Задержки распространения сигналов при их прохождении через верхние слои атмосферы приводят к ошибкам порядка 20-30 м днем и 3-6 м ночью. Несмотря на то, что навигационное сообщение, передаваемое с борта GPS-спутника, содержит параметры модели ионосферы, компенсация фактической задержки в лучшем случае составляет 50%. Компенсировать ошибки, вызванные ионосферной рефракцией, можно при использовании для навигации сигналов, принимаемых на двух разных частотах.
2. Погрешности, обусловленные распространением радиоволн в тропосфере. Возникают при прохождении радиоволн через нижние слои атмосферы. Значения погрешностей этого вида при использовании сигналов с C/А-кодом не превышают 30 м.
3. Эфемеридная погрешность. Ошибки обусловлены расхождением между фактическим положением GPS-спутника и его расчетным положением, которое устанавливается по данным навигационного сигнала, передаваемого с борта КА. Значение погрешности обычно не больше 3 м.
4. Погрешность ухода шкалы времени спутника обусловлена расхождением шкал времени различных спутников. Устраняется с помощью наземных станций слежения или за счет компенсации ухода шкалы времени в дифференциальном режиме определения местоположения.
5. Погрешность определения расстояния до спутника. Данный показатель является статистическим, он вычисляется для конкретного спутника и заданного интервала времени. Ошибка не коррелирована с другими видами погрешностей. Ее величина обычно не превышает 10 м.

Если же переходить от определения  координат трубоукладочного судна, к определению координат трубы, которую он укладывает, то здесь  возникает ряд проблем связанных  с тем, что при трубоукладке координаты трубы определяются как след от прохождения точки Roll, и при минимальном рысканье судна эти значения действительно совпадают. Но если присутствует волнение, или недостаточный опыт судоводителя, неспособно минимизировать рысканье, положение трубы приходиться определять по осреднённому следу от точки Roll рисунок 3.1. В результате такого осреднения достоверность определения координат трубы значительно сокращается. И перед нанесением такой трубы на карту её положение необходимо проверить.

Основным и наиболее информативным  методом инспекции подводного трубопровода является его обследование с помощью  дистанционно управляемых аппаратов (ROV (remotely operated vehicles)).